CN115476237A - 一种单晶硅片自动翻面磨削设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶硅片自动翻面磨削设备，包括工作台、固定组件、夹持组件和吸料组件，所述工作台的上表面固定有支架，所述支架上安装有磨削组件；本发明通过吸料组件和夹持组件的配合，在单晶硅片一面磨削完成后，控制单晶硅片进行自动翻转，提高了单晶硅片的磨削效率和精度；通过吸盘与吸尘机的配合，在磨削单晶硅片时，将单晶硅片吸附固定在吸盘上，同时还可吸走磨削产生的碎屑，避免碎屑弥漫在空气中影响加工环境，也避免了碎屑堆积残留于单晶硅片表面影响研磨精度；砂轮下端拐角处设置为弧形，通过第一电机、第一电动推杆和砂轮的配合，不仅可以磨削单晶硅片表面，还可以利用砂轮的弧形拐角处对单晶硅片侧边进行倒角作业。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶片加工技术领域，具体涉及一种单晶硅片自动翻面磨削设备。
背景技术
单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸（300mm）及18英寸（450mm）等。直径越大的圆片，所能刻制的集成电路越多，芯片的成本也就越低。单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。单晶硅片在加工中需要利用磨削设备进行表面处理，使得硅片光滑度符合要求。
单晶硅片在持续磨削过程中会产生大量碎屑，磨削设备在进行磨削作业时不会对磨削碎屑进行收集，使磨削碎屑出现飞扬，碎屑弥漫在空气中会影响加工时的空气质量，单晶硅片表面的碎屑如果不及时排除还会影响磨削效果。
在对单晶硅片进行研磨时，通常是利用砂轮先研磨单晶硅片的上表面，研磨后人工翻转180°对另一面进行研磨，这无疑增大了工人的劳动强度，而且磨削后的硅片一般较热，工人长期接触会对人体造成一定损伤。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种单晶硅片自动翻面磨削设备。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种单晶硅片自动翻面磨削设备，包括工作台1、固定组件4、夹持组件5和吸料组件6，所述工作台1的上表面固定有支架2，所述支架2上安装有磨削组件3；
所述磨削组件3包括转轴301、第一电机302、砂轮306和第一电动推杆304，所述转轴301的一端转动连接在支架2上，所述第一电机302安装在支架2的一侧，且所述转轴301的一端穿过支架2与第一电机302的输出轴连接，所述转轴301的另一端固定有支撑板303，所述第一电动推杆304固定在支撑板303的下表面，所述第一电动推杆304活塞杆端固定有固定座305，所述固定座305的内部安装有第二电机，所述砂轮306安装在第二电机的输出轴上；
所述固定组件4包括吸盘401和吸尘机7，所述吸盘401呈漏斗形设置，所述吸盘401的上表面设置有若干个吸风孔402，所述吸盘401的下端嵌装在工作台1上，且所述吸盘401的下端连通有导管404，所述导管404的一端与吸尘机7连通，所述工作台1的下方安装有底板8，所述导管404安装在底板8上；
所述夹持组件5设置有两组，两组所述夹持组件5对称安装在吸盘401的两侧，且所述夹持组件5可进行180°翻转，所述吸料组件6转动安装在工作台1上可进行一定角度的转动，所述吸料组件6位于其中一个夹持组件5的一侧。
优选的，所述砂轮306呈倒梯形设置，且所述砂轮306的下端拐角处设置为弧形，所述吸盘401位于砂轮306的正下方。
优选的，每组所述夹持组件5均包括固定板51、第二电动推杆53和夹持件52，所述固定板51的一端与工作台1的上表面固定，所述第二电动推杆53固定在固定板51的一侧，所述第二电动推杆53活塞杆端通过翻转机构与夹持件52连接。
优选的，所述夹持件52包括固定块521，所述固定块521的一侧开设有安装槽522，所述安装槽522的内部转动连接有双向螺杆523，所述双向螺杆523的两端螺纹连接有夹板526，两个所述夹板526相对的一侧均固定有橡胶片528，且两个所述夹板526的一端与安装槽522的内部滑动连接，所述双向螺杆523的一端穿过安装槽522的一侧安装有第二马达525，所述第二马达525的一端连接有供电组件。
优选的，所述翻转机构包括第一马达55和电机座54，所述电机座54固定在第二电动推杆53的活塞杆端，所述第一马达55安装在电机座54的内部，所述第一马达55的输出轴与固定块521的另一侧固定。
优选的，所述供电组件包括锂电池524，所述锂电池524嵌装在固定块521一侧外壁，所述第二马达525与锂电池524位于固定块521的同一侧；所述夹板526的一端一体成型有凸块527，所述安装槽522的一侧开设有供凸块527相对滑动的滑槽。
优选的，所述吸料组件6包括L形杆601、第三电动推杆602和吸嘴604，所述L形杆601的一端转动连接在工作台1上，所述L形杆601的一端穿过工作台1安装有第三电机605，所述第三电动推杆602安装在L形杆601的另一端，所述第三电动推杆602的活塞杆端固定有安装座603，所述安装座603上安装有吸嘴604。
优选的，所述L形杆601不吸料时L形杆601的横置部与第二电动推杆53的安装方向垂直，所述L形杆601在吸料时吸嘴604位于吸盘401的中心。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明通过吸料组件和夹持组件的配合，在单晶硅片一面磨削完成后停止吸尘机，通过吸料组件吸附固定组件上的单硅晶片，使单晶硅片脱离固定组件，再通过夹持组件夹持单晶硅片进行自动翻转，便于对单晶硅片的另一面进行磨削，不需工人手动翻转，从而提高了单晶硅片的磨削效率和精度，且避免了单晶硅片表面的热量对工人造成损伤。
（2）本发明通过吸盘与吸尘机的配合，在磨削单晶硅片时，吸尘机进行抽风作业，将单晶硅片吸附固定在吸盘上，同时还可吸走磨削过程中产生的碎屑，并对碎屑进行收集，避免碎屑弥漫在空气中影响加工环境，也避免了碎屑堆积残留于单晶硅片表面影响研磨精度。通过吸风孔、导管、吸尘机的配合对碎屑进行收集，同时确保了碎屑清理的有效性与持续性。
（3）本发明提供的砂轮呈倒梯形设置，且砂轮下端拐角处为弧形，通过第一电机、第一电动推杆和砂轮的配合，可以方便改变砂轮的位置的角度，使砂轮不仅可以磨削单晶硅片表面，还可以利用砂轮的弧形拐角处对单晶硅片侧边进行倒角作业。
（4）本发明通过控制固定组件吸盘的直径大小，能够适应目前主流的直径300mm、450mm单晶硅片的磨削加工作业，节约成本，适合工业生产流程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例示意图，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的磨削组件结构示意图；
图3为本发明的固定组件结构示意图；
图4为本发明的夹持组件结构示意图；
图5为本发明的夹持件爆炸结构示意图；
图6为本发明的吸料组件结构示意图；
图7为本发明的吸料组件吸附时结构示意图。
图中：1、工作台；2、支架；3、磨削组件；301、转轴；302、第一电机；303、支撑板；304、第一电动推杆；305、固定座；306、砂轮；4、固定组件；401、吸盘；402、吸风孔；404、导管；5、夹持组件；51、固定板；52、夹持件；521、固定块；522、安装槽；523、双向螺杆；524、锂电池；525、第二马达；526、夹板；527、凸块；528、橡胶片；53、第二电动推杆；54、电机座；55、第一马达；6、吸料组件；601、L形杆；602、第三电动推杆；603、安装座；604、吸嘴；605、第三电机；7、吸尘机；8、底板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了如图1~7所示的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，包括工作台1、固定组件4、夹持组件5和吸料组件6，所述工作台1的上表面固定有支架2，所述支架2上安装有磨削组件3；
所述磨削组件3包括转轴301、第一电机302、砂轮306和第一电动推杆304，所述转轴301的一端转动连接在支架2上，所述第一电机302安装在支架2的一侧，且所述转轴301的一端穿过支架2与第一电机302的输出轴连接，所述转轴301的另一端固定有支撑板303，所述第一电动推杆304固定在支撑板303的下表面，所述第一电动推杆304活塞杆端固定有固定座305，所述固定座305的内部安装有第二电机，所述砂轮306安装在第二电机的输出轴上；所述砂轮306呈倒梯形设置，且所述砂轮306的下端拐角处设置为弧形，所述吸盘401位于砂轮306的正下方。
在磨削时，通过第一电动推杆304带动支撑板303向下移动，支撑板303带动砂轮306向下移动与单晶硅片接触，通过第二电机带动砂轮306转动进行磨削作业，通过第一电机302带动转轴301转动，使转轴301带动支撑板303进行倾斜角度调节，通过支撑板303带动砂轮306进行倾斜角度调整，便于使用砂轮306不同位置对单晶硅片进行磨削作业。
所述固定组件4包括吸盘401和吸尘机7，所述吸盘401呈漏斗形设置，所述吸盘401的上表面设置有若干个吸风孔402，所述吸盘401的下端嵌装在工作台1上，且所述吸盘401的下端连通有导管404，所述导管404的一端与吸尘机7连通，所述工作台1的下方安装有底板8，所述导管404安装在底板8上，在单晶硅片磨削时，吸尘机7进行抽风作业，将单晶硅片吸附固定在吸盘401上，同时吸盘401还可吸走磨削过程中产生的碎屑，碎屑穿过吸风孔402进入吸盘401的内部，再通过导管404引流至吸尘机7内收集，避免碎屑弥漫在空气中影响加工环境；
所述夹持组件5设置有两组，两组所述夹持组件5对称安装在吸盘401的两侧，且所述夹持组件5可进行180°翻转，所述吸料组件6转动安装在工作台1上可进行一定角度的转动，所述吸料组件6位于其中一个夹持组件5的一侧；当需要对单晶硅进行翻面时，先使固定组件4暂停工作，然后通过吸料组件6吸附吸盘401上的单硅晶片，使单晶硅片脱离吸盘401，此时夹持组件5夹持单晶硅片，吸料组件6需脱离单晶硅片，使夹持组件5翻转单晶硅片，从而便于对单晶硅片的另一面进行磨削，不需工人手动翻转，从而提高了单晶硅片的磨削效率。
每组所述夹持组件5均包括固定板51、第二电动推杆53和夹持件52，所述固定板51的一端与工作台1的上表面固定，所述第二电动推杆53固定在固定板51的一侧，所述第二电动推杆53活塞杆端通过翻转机构与夹持件52连接，在夹持时，通过第二电动推杆53带动翻转机构和夹持件52移动，使两个夹持件52在吸盘401的两侧相对移动，便于对吸盘401上的单晶硅片夹持，在不需要夹持时，通过电动推杆带动夹持件52远离吸盘401，使夹持件52不遮挡单晶硅片的磨削。
所述夹持件52包括固定块521，所述固定块521的一侧开设有安装槽522，所述安装槽522的内部转动连接有双向螺杆523，所述双向螺杆523的两端螺纹连接有夹板526，两个所述夹板526相对的一侧均固定有橡胶片528，防止夹板526直接接触单晶硅片表面产生划痕，且两个所述夹板526的一端与安装槽522的内部滑动连接，所述双向螺杆523的一端穿过安装槽522的一侧安装有第二马达525，所述第二马达525的一端连接有供电组件，在夹持件52夹持时，将夹板526移动至单晶硅片的上下两侧，通过第二马达525带动双向螺杆523转动，使双向螺杆523带动两个夹板526相对移动，通过两个夹板526的夹持力将单晶硅片夹持，便于对单晶硅片进行自动翻转。
所述翻转机构包括第一马达55和电机座54，所述电机座54固定在第二电动推杆53的活塞杆端，所述第一马达55安装在电机座54的内部，所述第一马达55的输出轴与固定块521的另一侧固定，通过第一马达55带动夹持件52转动，使夹持件52进行180度的翻转，便于对夹持件52夹持的单硅晶片翻面。
所述供电组件包括锂电池524，所述锂电池524嵌装在固定块521一侧外壁，所述第二马达525与锂电池524位于固定块521的同一侧，通过锂电池524给第二马达525供电，使第二马达525为单独的供电系统，降低夹持件52在翻转时出现线材缠绕现象；所述夹板526的一端一体成型有凸块527，所述安装槽522的一侧开设有供凸块527相对滑动的滑槽，便于使夹板526可以在安装槽522内相对水平移动。
所述吸料组件6包括L形杆601、第三电动推杆602和吸嘴604，所述L形杆601的一端转动连接在工作台1上，所述L形杆601的一端穿过工作台1安装有第三电机605，所述第三电动推杆602安装在L形杆601的另一端，所述第三电动推杆602的活塞杆端固定有安装座603，所述安装座603上安装有吸嘴604。所述L形杆601不吸料时L形杆601的横置部与第二电动推杆53的安装方向垂直，所述L形杆601在吸料时吸嘴604位于吸盘401的中心，在翻转前，通过第三电机605带动L形杆601转动，使L形杆601带动吸嘴604移动至吸盘401的正上方，吸嘴604的一端与气源连通，通过第三电动推杆602带动吸嘴604向下移动与吸盘401上的单晶硅片接触，并吸附单晶硅片向上移动，使单晶硅片脱离吸盘401并位于吸盘401的上方，此时通过夹持组件5对单晶硅片进行夹持，中断供气使吸嘴604停止吸附单晶硅片，并通过第三电机605带动L形杆601转动至吸盘401的一侧，再通过翻转机构对单晶硅片翻转，翻转后再次通过吸料组件6的吸嘴604吸附单晶硅片，将翻转后的单晶硅片放置在吸盘401上，通过吸盘401对单晶硅片吸附固定，便于对单晶硅片的另一面进行磨削，不需工人手动翻转，从而提高了单晶硅片的磨削效率和磨削精度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于，包括工作台（1）、固定组件（4）、夹持组件（5）和吸料组件（6），所述工作台（1）的上表面固定有支架（2），所述支架（2）上安装有磨削组件（3）；
所述磨削组件（3）包括转轴（301）、第一电机（302）、砂轮（306）和第一电动推杆（304），所述转轴（301）的一端转动连接在支架（2）上，所述第一电机（302）安装在支架（2）的一侧，且所述转轴（301）的一端穿过支架（2）与第一电机（302）的输出轴连接，所述转轴（301）的另一端固定有支撑板（303），所述第一电动推杆（304）固定在支撑板（303）的下表面，所述第一电动推杆（304）活塞杆端固定有固定座（305），所述固定座（305）的内部安装有第二电机，所述砂轮（306）安装在第二电机的输出轴上；
所述固定组件（4）包括吸盘（401）和吸尘机（7），所述吸盘（401）呈漏斗形设置，所述吸盘（401）的上表面设置有若干个吸风孔（402），所述吸盘（401）的下端嵌装在工作台（1）上，且所述吸盘（401）的下端连通有导管（404），所述导管（404）的一端与吸尘机（7）连通，所述工作台（1）的下方安装有底板（8），所述导管（404）安装在底板（8）上；
所述夹持组件（5）设置有两组，两组所述夹持组件（5）对称安装在吸盘（401）的两侧，且所述夹持组件（5）可进行180°翻转，所述吸料组件（6）转动安装在工作台（1）上可进行一定角度的转动，所述吸料组件（6）位于其中一个夹持组件（5）的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于：所述砂轮（306）呈倒梯形设置，且所述砂轮（306）的下端拐角处设置为弧形，所述吸盘（401）位于砂轮（306）的正下方。
3.根据权利要求1所述的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于：每组所述夹持组件（5）均包括固定板（51）、第二电动推杆（53）和夹持件（52），所述固定板（51）的一端与工作台（1）的上表面固定，所述第二电动推杆（53）固定在固定板（51）的一侧，所述第二电动推杆（53）活塞杆端通过翻转机构与夹持件（52）连接。
4.根据权利要求3所述的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于：所述夹持件（52）包括固定块（521），所述固定块（521）的一侧开设有安装槽（522），所述安装槽（522）的内部转动连接有双向螺杆（523），所述双向螺杆（523）的两端螺纹连接有夹板（526），两个所述夹板（526）相对的一侧均固定有橡胶片（528），且两个所述夹板（526）的一端与安装槽（522）的内部滑动连接，所述双向螺杆（523）的一端穿过安装槽（522）的一侧安装有第二马达（525），所述第二马达（525）的一端连接有供电组件。
5.根据权利要求3所述的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于：所述翻转机构包括第一马达（55）和电机座（54），所述电机座（54）固定在第二电动推杆（53）的活塞杆端，所述第一马达（55）安装在电机座（54）的内部，所述第一马达（55）的输出轴与固定块（521）的另一侧固定。
6.根据权利要求4所述的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于：所述供电组件包括锂电池（524），所述锂电池（524）嵌装在固定块（521）一侧外壁，所述第二马达（525）与锂电池（524）位于固定块（521）的同一侧；所述夹板（526）的一端一体成型有凸块（527），所述安装槽（522）的一侧开设有供凸块（527）相对滑动的滑槽。
7.根据权利要求1所述的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于：所述吸料组件（6）包括L形杆（601）、第三电动推杆（602）和吸嘴（604），所述L形杆（601）的一端转动连接在工作台（1）上，所述L形杆（601）的一端穿过工作台（1）安装有第三电机（605），所述第三电动推杆（602）安装在L形杆（601）的另一端，所述第三电动推杆（602）的活塞杆端固定有安装座（603），所述安装座（603）上安装有吸嘴（604）。
8.根据权利要求7所述的一种单晶硅片自动翻面磨削设备，其特征在于：所述L形杆（601）不吸料时L形杆（601）的横置部与第二电动推杆（53）的安装方向垂直，所述L形杆（601）在吸料时吸嘴（604）位于吸盘（401）的中心。
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